非独立需求物料库存控制模型的作用及应用

非独立需求物料库存控制模型即物料需求计划模型，它是生产企业用来订购物料、进行生产管理的一种方法。它不仅可以制订出企业的物料投产计划，还可以制订企业外购件的采购计划，非常适合加工、制造、装配企业使用。配合使用计算机，可以迅速制订出比较详细复杂的企业生产计划和采购计划。

7.3.1　物料需求计划的内涵

物料需求计划（MRP）是一种管理理念、生产方式，也是一种方法技术、一个信息系统，既是一种库存控制方法，也是一种时间进度安排方法。其核心思想是：围绕物料转化组织相应的资源，实现在正确的时间正确的地点得到正确的物料，实现按需准时生产，提高客户服务水平，同时使库存成本最低、生产运作效率最高。

物料需求计划的特点如下。

1.需求的相关性

在流通企业中，各种需求往往是独立的。而在生产系统中，需求具有相关性。如根据订单确定了所需产品的数量之后，由产品结构文件即可推算出各种零部件和原材料的数量，这种根据逻辑关系推算出来的物料数量称为相关需求。不但品种数量有相关性，需求时间与生产工艺过程的决定也是相关的。

2.需求的确定性

MRP 的需求都是根据主产品进度计划、产品结构文件和库存文件精确计算出来的，品种、数量和需求时间都有严格要求，不可改变。

3.计划的复杂性

MRP 要根据主产品的生产计划、产品结构文件、库存文件、生产时间和采购时间，把主产品的所有零部件需要数量、时间、先后关系等准确计算出来。当产品结构复杂、零部件数量特别多时，其计算工作量非常庞大，人力根本不能胜任，必须依靠计算机实施这项工程。

7.3.2　MRP 的产生与发展

随着计算机技术的发展和传统订货点方法所暴露出的问题，美国IBM 公司J.Orlicky 博士于20世纪60年代设计并组织实施了第一个MRP 系统。其主要思想是打破产品品种之间的界限，把企业生产过程中所涉及的所有产品、零部件、原材料、中间件等视为相同的物料，再把所有物料分成独立需求和相关需求，并根据产品的需求时间和需求数量进行展开，按时间段确定不同时期各种物料的需求。

自从20世纪60年代产生以来，MRP 经历了一个由基本MRP（又叫开环MRP）、到闭环MRP、再到MRPⅡ、再到ERP 的发展过程。

1.开环MRP 阶段

20世纪60年代初发展起来的MRP 仅是一种物料需求计算器。它根据对产品的需求、产品结构和物料库存数据来计算各种物料的需求，将产品出产计划变为投入出产计划、外购件和原材料的需求计划，从而解决了生产过程中“需要什么、何时需要、需要多少”的问题。它是开环的，没有信息反馈，也谈不上控制。

2.闭环MRP 阶段

20世纪70年代初期推出的闭环MRP 在原MRP 的基础上，对其功能进行了修改完善，增加了信息反馈机制、计划调整等功能。闭环MRP 基本上可以保证计划的有效性，使MRP 真正成为一种计划与控制系统。

3.MRPⅡ阶段

MRPⅡ是20世纪80年代初开始发展起来的，是一种资源协调系统，代表了一种新的生产管理思想，把企业生产活动与财务活动联系在了一起，实现了财务信息与物流信息的集成，包含了企业的销售、生产、计划与控制、库存、采购与供应、财务会计、工程管理等整个生产经营活动。

4.ERP 阶段

进入20世纪90年代，在MRP 基础上发展起来的MRPⅡ得到了蓬勃发展。先进的MRPⅡ是在整个企业范围内运行，以实现企业资源的最佳配置和运营为目的的。这种新型的MRPⅡ系统被称为企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）。世界上许多著名的软件供应商都提供ERP 系统及其实施服务。

7.3.3　物料需求计划推算原理

物料需求计划是一种以顾客为中心的新生产方式，它与传统的生产方式不同。

物料需求计划的基本原理就是根据企业的主产品生产计划、主产品结构文件和库存文件，分别求出主产品的所有零部件的需求时间和需求数量，也就是求出物料需求计划MRP，如图7－2所示。推导分析不能凭空想象，也不能靠估计，一定要进行严格的推算。

图7-2　MRP 基本原理

对于相关需求性质的物料的订购与补充，MRP 通常应用下列逻辑展开分析处理：

（1）生产什么产品（时间、品种、数量、质量）？

（2）产品需要哪些物料（组件）？

（3）这些物料目前的库存有多少？

（4）这些物料已经订货的有多少？它们将何时入库？

（5）这些物料何时需要？需要多少？

（6）这些物料何时发出订货？

MRP 的基本原理，有时也被称为“制造业的方程式”。它适用于包含多种物料（组件）的产品生产过程。

7.3.4　物料需求计划的基本构成

MRP 系统的基本组成由输入、计算处理、输出三部分组成。其中输入部分包括主生产计划、物料清单和库存状态文件；计算处理部分主要依靠计算机程序对输入数据进行处理；输出结果为报告文件，报告文件分两类：一是包括订单等的主要报告；二是包括一些计划报告、意外情况等的次要报告，如图7－3所示。

图7-3　MRP 组成结构

1.MRP 输入的信息

MRP 系统中主要输入的信息有3 个部分：主生产计划、物料清单和库存状态文件。这三个数据就成为物料需求计划的数据，并将生产计划扩展为包括物料在内的详细的生产计划。

（1）确定主产品计划（Master Production Schedule，MPS）。MPS 来自企业的年度生产计划，是MRP 的主要输入信息，是MRP 运行的驱动源。

所谓主产品，是指企业提供给社会的主要产成品，通俗理解为最终出厂产品，例如汽车制造厂的主产品就是汽车，电视机厂的主产品就是电视机等。主产品的生产计划，是企业接受社会订货，或者计划提供给社会的主产品的数量和进度计划，包括数量和时间两个要求，即生产多少和什么时候生产。但是，企业生产还有另外一个次要依据，就是企业对社会上处于使用状态的主产品进行维修保养所需要的零部件的需求计划。这些零部件的生产也需要企业承担，比如，电视机厂商不仅仅要生产整台的电视机，还要生产维修电视机所需的常用维修零件，其生产计划主要是指维修业所提出的零部件的订货计划。

【应用实例7-5】

表7－5 为某企业主生产计划。它表示产品A 的计划出产量为：第5 周10 台，第8 周15 台；产品B 的计划出产量为：第4 周13 台，第7 周12 台；产品C 的计划出产量为：第1 ～9 周每周出产10 台。

表7-5　某企业主生产计划

（2）确定主产品的结构文件。主产品的结构文件又称物料清单（Bill of Material，BOM），就是求出装配主产品需要哪些零件、部件、原材料，哪些要自制，哪些要外购，自制件在自制过程中又要采购哪些零件、部件、原材料等。但BOM 不仅仅是一个物料清单，它还提供了主产品的结构层次、所有各层零部件的品种数量和装配关系。

一般用一个自上而下的结构树表示。每一层都对应一定的级别，最上层是0 级，即主产品级，0 级的下一层是1 级，对应主产品的一级零部件，这样一级一级往下分解……一直分解到最末一级n 级，一般是最初级的原材料或者外购零配件。每一层各个方框都标有三个参数：

1）组成零部件名；

2）组成零部件的数量，指构成相连上层单位产品所需要的本零部件的数量；

3）相应的提前期，所谓提前期，包括生产提前期和订货提前期。所谓生产提前期，是指从发出投产任务单到产品生产出来所花的时间。而订货提前期是指从发出订货到所订货物采购回来入库所花的时间。提前期的时间单位要和系统的时间单位一致，也以“周”为单位。有了这个提前期，就可以按照零部件的需要时间推算出投产时间或采购时间。

【应用实例7-6】

图7－4 为某企业产品A 的物料清单BOM 文件。产品A 由2 个B、4 个C、3 个D 组成，而B 又由1 个E、2 个F 组成，D 由2 个C、3 个G 组成。各物料的提前期LT 均为1 周。

图7-4　某企业产品A 的物料清单BOM 文件

（3）确定库存文件。库存文件也叫库存状态文件，它包含各个品种在系统运行前的期初库存量的静态数据，但它主要提供并记录MRP 运行过程中实际库存量的动态变化过程。所谓库存文件，就是主产品以及主产品所属所有零部件、原材料的现有库存量清单文件，即主产品零部件库存一览表。库存状态文件是编制MRP 所必不可少的信息来源之一，库存状态文件与产品结构文件不同，它经常处于不断的变化之中。MRP 每进行一次，它就发生一次变化。MRP 的库存状态文件中包含关于订什么、订多少、何时发生订货等重要信息。库存状态文件包含每一个元件的记录。

由于库存量的变化，是与系统的需求量、到货量、订货量等各种数据变化相联系的，所以库存文件实际上提供和记录各种物料的所有各种参数随时间的变化。这些参数如下：

1）总需求量，是指主产品及其零部件在每一周的需要量。其中主产品的总需要量与主生产进度计划一致，而主产品的零部件的总需要量根据主产品出产进度计划和主产品的结构文件推算而得出。

总需求量中，除了以上生产装配需要用品以外，还可以包括一些维护用品，如润滑油、油漆等。既可以是相关需求，也可以是独立需求，合起来记录在总需求量中。

2）计划到货量，是指已经确定要在指定时间到达的货物数量。它们可以用来满足生产和装配的需求，并且会在给定时间点实际到货入库。它们一般是临时订货、计划外到货或者物资调剂等得到的货物，但不包括根据这次MRP 运行结果产生的生产任务单生产出来的产品和根据采购订货单采购回来的外购品。这些产品由下面的“计划接受订货”来记录。

3）库存量，是指每个周库存物资的数量。由于在一周中，随着到货和物资供应的进行，库存量是变化的，所以周初库存量和周末库存量是不同的。因此，规定这里记录的库存量都是周末库存量。它在数值上等于：

另外，在开始运行MRP 以前，仓库中可能还有库存量，叫期初库存量。MRP 运行是在期初库存量的基础上进行的，所以各个品种的期初库存量作为系统运行的重要参数，必须作为系统的初始输入要输入到系统之中。

库存量是满足各周需求量的物资资源。在有些情况下，为了防止意外情况造成的延误，还对某些关键物资设立了安全库存量，以减少因紧急情况而造成的缺货。在考虑安全库存的情况下，库存量中还应包含安全库存量。

【应用实例7-7】

某企业的库存状态文件见表7－6。

表7-6　某企业的库存状态

从表7－6 中可以看出，在第6 周、第9 周和第11 周各需要Y 零件300 件。现有库存为20 件，预计在第2 周将会得到400 件，因此在第2 周将会有Y 零件420 件，该库存量一直持续到第5 周。第6 周要使用Y 零件300 件，所以第6、7、8 周Y 零件的库存只有120件。依此类推，第9 周Y 零件的净需求量为180 件，第11 周净需求量为300 件。

由于Y 零件提前期为2 周，计划发出订货要考虑提前期，所以第7 周必须发出订货量180 件，第9 周必须发出订货量300 件。

如果考虑安全库存量和经济批量，计算会更复杂。

以上三个文件是MRP 的主要输入文件。除此以外，为运行MRP 还需要一些基础性的输入，包括物料编码、提前期、安全库存量等。

2.MRP 处理过程

MRP 处理过程可以用图7－5所示的流程图表示。整个过程可以分成以下两步：

图7-5　MRP 处理过程

（1）准备。在运行MRP 之前，要做好以下几个方面的准备工作：

1）确定时间单位，确定计划期的长短。一般计划期可以取1年，时间单位取为周，则计划期就是52 周。当然时间单位也可以取为天，计划期可以取任意的天数。在这里，我们取时间单位为周，计划期长度为M 周。

2）确定物料编码，包括主产品和零部件的编码。

3）确认主产品出产进度计划MPS，它被表示成主产品各周的出产量。

4）确认主产品的结构文件BOM，它被表示成具有层级结构的树形图。由主产品（0级）开始，逐层分解成零部件，直到最后分解到最底层（设为n 级），即初级原材料或外购零部件为止。每个组成零部件都要标明零部件名、单个上层零部件所包含本零部件的数量和本零部件的生产（或采购）提前期。每一层都要标明层号（也叫层级码）。

除了主产品（一般为独立需求）及其零部件（一般为相关需求）外，还有些辅助生产用品，维护、维修用品等需要外购的用品，可以作为独立需求，按实际需要量直接列入BOM 的最底层，参与共同的物料需求计划。

5）准备好主产品及其所有零部件的库存文件，特别是各自的期初库存量和计划到货量。有些物资，特别是长距离、难订货的物资还要考虑安全库存量、订货批量和订货点等。

（2）首先从层级码等于0 的主产品开始，依次取各级层级码的各个零部件，进行如下处理：(www.xing528.com)

1）计算时先从最上层（第0 层）开始，然后向下逐层展开。每层需要计算的数据主要有毛需求量、预计到货量、库存量、净需求量、计划下达量等。

2）第0 层的各周毛需求量根据主生产计划得出。

3）从第1 周开始计算净需求和库存剩余量，若本周可用物料数量大于毛需求量，说明本周没有产生净需求，否则就要计算本周产生的净需求。

4）依次递推，计算各周的库存量和净需求，直到计算完所有的周数。一般是10 周，周数越多，计划的准确性越差。

5）计算完一层后，将其各周计划下达的物料数量乘以相应倍数并汇总，得出下一层物料需求量，直到最底层计算完毕，给出原材料、零部件的订货下达通知单等一系列报告。

①可用物料数量的计算。

②库存量的计算。

当可用物料数量大于毛需求量时：

当可用物料数量小于毛需求量时：

③毛需求量的计算。

④净需求量的计算。当可用物料数量小于毛需求量时：

⑤订货计划的确定。

输出计划发出订货量，是每一个零部件发出的订货单，包括订货数量、订货时间，包括交各车间加工制造的生产任务单，也包括交采购部门采购的采购订货单。它们按时间整理起来就是一个订货计划，也就是一个物料需求计划。

【应用实例7-8】

某企业生产的产品A 由1 个B 构成，1 个B 由2 个C 构成，1 个C 由4 个D 构成。

已知：主生产计划见表7－7，物料清单如图7－6所示，原有库存、安全库存、订货单位和提前期等条件见表7－8。

表7-7　产品A 的主生产计划　单位：个

表7-8　已知数据　单位：个

图7-6　物料清单

解析过程：

（1）产品A 的计算结果见表7－9，过程如下：

第1 周：库存量＝预计入库量＋原有库存－毛需求量

＝230 ＋0－100＝130（个）

第2 周：库存量＝预计入库量＋上周入库量－毛需求量

＝0 ＋130－100＝30（个）

第3 周：净需求量＝毛需求量－（预计入库量＋上周入库量－安全库存）

＝100－（0 ＋30－0）＝70（个）

……

第10 周。

计划下达量：由于提前期为1 周，因此，各周的计划下达物料数量等于下一周的净需求量。

表7-9　产品A 的计算结果

（2）产品B 各周毛需求量等于相应周的计划下达量（倍数是1）。产品B 的计算结果见表7－10，过程如下：

第1 周：库存量＝预计入库量＋原有入库量－毛需求量

＝60 ＋8－0＝68（个）

第2 周：库存量＝预计入库量＋上周入库量－毛需求量

＝70 ＋68－70＝68（个）

第3 周：净需求量＝毛需求量－（预计入库量＋上周入库量－安全库存）

＝100－（0 ＋68－2）＝34（个）

因为订货单位为5，所以计划下达量必须是5 的倍数；又因为提前期为2 周，因此，第1 周订货下达量为35，库存量变为3。

……

第10 周。

表7-10　产品B 的计算结果

（3）产品C 的计算结果见表7－11。

表7-11　产品C 的计算结果

（4）产品D 的计算结果见表7－12。

表7-12　产品D 的计算结果

3.MRP 的输出

MRP 系统能够对输入的数据进行处理，并且根据要求输出各种文件。MRP 输出包括了主产品及其零部件在各周的净需求量、计划订货接受量和计划订货量发出三个文件。

（1）净需求量。净需求量，是指系统需要外界在给定的时间提供的给定物料的数量。这是物资资源配置最需要回答的主要问题，即到底生产系统需要什么物资，需要多少，什么时候需要。净需求量文件很好地回答了这些问题。不是所有零部件每一周都有净需求的，只有发生缺货的周才产生净需求量，也就是说某个品种某个时间的净需求量就是这个品种在这一个时间的缺货量。所谓缺货，就是上一周的期末库存量加上本期的计划到货量小于本期的总需求量。净需求量的计算方法为

MRP 在实际运行中，不是所有的负库存量都有净需求量的。净需求量可以这样简单地确定：在现有库存量一栏中第一个出现的负库存量的周，其净需求量就等于其负库存量的绝对值。在其后连续出现的负库存量的各周中，各周的净需求量等于其本周的负库存量减去前一周的负库存量的差的绝对值。

（2）计划接受订货量。计划接受订货量，是指为满足净需求量的需求，应该计划从外界接受订货的数量和时间。为了保证某种物资在某个时间的净需求量得到满足，人们提供的供应物资最迟应当在什么时候到达，到达多少。这个参数的用处，除了用于记录满足净需求量的数量和时间之外，还为它后面的参数“计划发出订货”服务，是“计划发出订货”的参照点，二者数量完全相同，时间上相差一个提前期。

（3）计划发出订货量。计划发出订货量，是指发出采购订货单进行采购或发出生产任务单进行生产的数量和时间。其中计划发出订货的数量，等于“计划接受订货”的数量，也等于同周的“净需求量”的数量。计划发出订货的时间是考虑生产或订货提前期，为了保证“计划接受订货”或者“净需求量”在需要的时刻及时得到供应，而提前一个提前期得到的一个时间，即

因为MRP 输出的参数是直接由MRP 输入的库存文件参数计算出来的，所以为直观起见，总是把MRP 输出与MRP 库存文件连在一起，边计算边输出结果。

7.3.5　MRP 处理的几点说明

1.计划期的长短和时间单位的确定

原则上，MRP 计划期的长短没有任何限制，但MRP 生成的物料需求计划本身是一种生产作业计划，它主要属于近期或短期计划，因此MRP 运行的计划期不宜太长，一般为一个月、两个月或三个月。

MRP 一般以周为单位，也可以天为单位，长的也可以月为单位。根据生产作业计划的特点，不能以小时、分、秒为单位。时间单位越大，则MRP 运行时间会越短，但是作出的计划越粗糙。时间单位越小，MRP 运行时间会越长，但计划越精细。现实中常以周为时间单位。

2.订货批量处理

前面所举的例子还没有提出订货批量的概念，在那里，净需求量是多少就把订货批量取为多少，这是按需求量订货，叫需求批量订货（Lot－for－Lot Ordering）。这只是订货批量的一种，订货批量有好几种，可以分为固定订货批量和非固定订货批量两大类，它们在订货批量的处理上是不同的。

（1）固定订货批量。有些物资在各个时间阶段的订货都采用相同的订货批量。这个订货批量是根据某种原则或现实情况而确定的。例如：多品种轮番批量生产方式下的生产批量，按EOQ 公式确定的经济订货批量，按照包装或运输的规定而整箱整包的订货批量等。

在采用固定订货批量订货时，一般采取以下办法，使得总订货量与净需求量之和大致相等：

1）当需求量小于固定订货批量时，或按固定订货批量订货，或不订；

2）净需求量等于固定订货批量时，按固定订货批量订货；

3）净需求量大于固定订货批量时，按固定订货批量的倍数订货。

很显然这样做的结果，就像订货点技术一样，可能造成库存积压太高，有时还可能出现缺货的问题。怎样使库存积压最小而又减少缺货，就要在满足水平和库存费用之间作一个权衡，要用到在订货点技术中常用的一些方法原理，采取适当的订货策略。

（2）非固定的订货批量。非固定的订货批量常用的方法如下：

1）需求批量订货：按净需求量的多少订货，净需求量多就多订；净需求量少就少订，订货批量是随时变化的。

2）固定周期批量：固定周期一般包含多个时间单位，订货批量等于固定周期内的各个净需求量之和。由于各个时间单位中，净需求量不等，所以订货批量也是变化的。

在非固定订货批量情况下，比较容易实现总订货量等于总需求量，可以实现库存积压少，从而满足程度高。